[发明专利]一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法

权利要求书

1.一种风机静载试验时单桩水平加载力的计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

(a)针对管桩、桩身配筋率ρ_g≥0.65％的灌注桩，求出桩身抗弯刚度EI、桩径d、计算宽度b₀以及风机正常运行工况下单桩桩顶处的水平力H_ik，采用EXCEL对桩顶水平位移系数ν_x与桩换算埋深αh进行数据拟合,具体为：首先将αh、ν_x的数据对应输入EXCEL表格中A、B两列，插入散点图，选中A、B列中数据分别为X、Y轴值，在散点图上右击数据，选择添加趋势线，并根据拟合度R情况调整趋势线的类型：

当风机基桩桩顶为铰接、自由时，拟合度R²＝0.9999：

当风机基桩桩顶为固结时，拟合度R²＝0.9997：

(b)设风机正常运行工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数为m₀，求出含变量m₀的、风机正常运行工况下单桩水平承载力特征值R_ha0，具体为：设风机正常运行工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数为m₀，根据规范公式求解α、ν_x及R_ha：

R_ha为规范中关于单桩水平承载力特征值的通用符号，其中α、m为变量， 风机正常运行工况下单桩水平承载力特征值、桩水平变形系数及桩侧土水平抗力系数的比例系数分别记为R_ha0、α₀、m₀，静载试验工况下单桩水平承载力特征值、桩水平变形系数及桩侧土水平抗力系数的比例系数分别记为R_ha1、α₁、m₁，风机基桩桩顶允许水平位移χ_0a取值6mm，以m₀代替m，并代入公式(3)、公式(4)、公式(1)、公式(2)，求出含变量m₀的、风机正常运行工况下单桩水平承载力特征值R_ha0及桩水平变形系数α₀，由于h、b₀、EI为已知确定值，令其中k₁、k₂为常数：

当风机基桩桩顶为铰接、自由时，以m₀替代m，并代入公式(1)、公式(3)、公式(4)：

当风机基桩桩顶为固结时，以m₀替代m，并代入公式(2)、公式(3)、公式(4)：

其中，αh为桩的换算埋深，为变量；α₀h为风机正常运行工况下的换算埋深，即以α₀代替α；

(c)令风机正常运行工况下单桩水平承载力特征值R_ha0取下限值，即作用于单桩桩顶处的水平力H_ik，得出风机正常运行工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数m₀，具体为：令R_ha0取下限值，即作用于单桩桩顶处的水平力H_ik，可得出含变量m₀的一元多次方程：

当风机基桩桩顶为铰接、自由时，把R_ha0＝H_ik代入公式(5)求得：

当风机基桩桩顶为固结时，把R_ha0＝H_ik代入公式(6)求得：

上述方程均为含变量m₀的一元多次方程，采用EXCEL求解，把方程中的系数及常数项依次输入到EXCEL单元格A1、B1、C1、D1中，设置E1为存放变量m₀结果的单元格，在F1单元格中输入公式(7)或公式(8)中的一元多次方程式等号左边部分，即在F1单元格中输入公式：＝A1·E1^0.6+B₁·E1^0.4+C₁·E1^0.2+D1，在EXCEL中点击“单变量求解”选项，把“目标单元格”设置为F1、“目标值”设置为方程式等号右边值0、“可变单元格”设置为存放变量结果的单元格E1，得出风机正常运行工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数m₀；

(d)根据静载试验工况与风机正常运行工况的关系，求出静载试验工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数为m₁＝m₀/0.4，静载试验工况下桩侧土水平抗力系数的比例系数是风机正常运行工况下的1/0.4倍，即m₁＝m₀/0.4＝2.5m₀；

(e)当风机桩顶允许水平位移χ_0a＝6mm时，求出静载试验工况下单桩水平承载力特征值R_ha1，最后得出静载试验工况下单桩水平加载力下限值F_1,min＝R_ha1/0.75；以步骤(d)中求出的m₁代替变量m，当风机基桩桩顶为铰接、自由时，代入公式(3)、公式(4)、公式(1)或者公式(2)，当风机基桩桩顶为固结时，得出静载试验工况下单桩水平承载力特征值R_ha1及α₁，当风机基桩桩顶为铰接、自由时与公式(5)联立，当风机基桩桩顶为固结时与公式(6)联立，同时根据步骤(a)中拟合公式(1)或者公式(2)函数与变量的关系，得出含R_ha0的、静载试验工况下单桩水平承载力特征值R_ha1值：

当风机基桩桩顶为铰接、自由时，以m₁替代m，并代入公式(1)、(3)、(4)，同时与公式(5)比较，得出：

当风机基桩桩顶为固结时，以m₁替代m，并代入公式(2)、(3)、(4)，同时与公式(6)比较，得出：

最后得出静载试验工况下单桩水平加载力下限值F_1,min：F_1,min＝R_ha1/0.75：

当风机基桩桩顶为铰接、自由时，把公式(9)代入F_1,min公式，得：

当风机基桩桩顶为固结时，把公式(10)代入F_1,min公式，得：